燃焼式水質測定装置
【課題】燃焼部内に試料水を導入したときに燃焼部の内部壁面に試料水が飛散することがないとともに、燃焼部内の局部的な急激な温度低下よって生じる目的成分の不完全燃焼を防止することができる燃焼式水質分析装置を提供する。
【解決手段】内部に触媒保護材料充填層１８およびその下方に触媒充填層１６が設けられ、内部で試料水を燃焼させる燃焼部１０と、試料水導入ノズル３０とを備え、試料水導入ノズルの先端から試料水を燃焼部内に導入し、この試料水を燃焼させて得られるガス中の成分を測定する燃焼式水質分析装置であって、試料水導入ノズルの先端を触媒保護材料充填層に接触させた燃焼式水質測定装置とする。
【解決手段】内部に触媒保護材料充填層１８およびその下方に触媒充填層１６が設けられ、内部で試料水を燃焼させる燃焼部１０と、試料水導入ノズル３０とを備え、試料水導入ノズルの先端から試料水を燃焼部内に導入し、この試料水を燃焼させて得られるガス中の成分を測定する燃焼式水質分析装置であって、試料水導入ノズルの先端を触媒保護材料充填層に接触させた燃焼式水質測定装置とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料水を燃焼部内で燃焼させて得られるガス中の成分を測定する燃焼式水質分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内部で試料水を燃焼させる燃焼部と、試料水の滴下ノズルとを備え、前記滴下ノズルから試料水の液滴を燃焼部内に落下させるとともに、この落下させた液滴を燃焼部内で燃焼させて得られるガス中の成分を測定する燃焼式水質分析装置が知られている。このような燃焼式水質分析装置としては、例えば、排水や河川の汚濁度を測定するために試料水中に含まれる有機物量を測定する全有機炭素測定装置（ＴＯＣ計）や、同様の目的で窒素量を測定する全窒素測定装置、あるいはこれらを組み合わせた装置などがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この場合、上記燃焼式水質分析装置の燃焼部および滴下ノズルとして、従来、図３に示す構造のものが使用されている。図３において、１０は燃焼部、１２は滴下ノズルを示す。燃焼部１０は、石英ガラスなどからなる燃焼管１４の内部に触媒を充填した触媒充填層１６を配置するとともに、触媒充填層１６の上方に触媒保護材料を充填した触媒保護材料充填層１８を配置し、燃焼管１４の周囲に燃焼管１４内を加熱するための加熱部２０を設けたものである。この場合、触媒としては白金触媒等の酸化触媒が使用され、触媒保護材料としてはセラミックビーズ、石英ウール等が使用される。また、加熱部２０はヒータや断熱材によって構成される。
【０００４】
本例の燃焼式水質分析装置を用いて水質分析を行う場合、加熱部２０によって燃焼管１４内を加熱するとともに、燃焼管１４内に上方からキャリヤガスを流した状態で、滴下ノズル１２により試料水の液滴２２を燃焼管１４内に上方から落下させる。なお、試料水は、例えばスライドバルブやシリンジポンプにより計量され、ポンプやエアによって滴下ノズル１２から滴下される。上記液滴２２は、燃焼管１４内で加熱されて気化し、この気化したガス中の所定成分が触媒充填層１６の触媒の作用により酸化される。そして、上記ガス成分がキャリヤガスにより検出器２４に導入され、ガス中の成分が測定されるものである。
【０００５】
上述した燃焼式水質分析装置では、試料水を高温で燃焼させ、燃焼ガス中の所定の成分を非分散型赤外分析計（ＮＤＩＲ）等の検出器で測定し、測定対象物の濃度換算を行っている。例えば、ＴＯＣ計においては、試料水の液滴を燃焼部内に滴下して燃焼させるとともに、試料水中の有機物を酸化させて二酸化炭素（ＣＯ２）に変換し、燃焼ガス中のＣＯ２濃度をＮＤＩＲで測定することにより、試料水中の有機体炭素濃度を求めている。
【０００６】
【特許文献１】特開昭５６−７４６３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した燃焼式水質分析装置において、試料水は、希釈等の前処理後にスライドバルブやシリンジポンプ等によって一定量が滴下ノズルの内部に導入され、ポンプやエアにより圧送されて燃焼部の上方から触媒保護材料充填層上に滴下される。しかし、このときポンプの圧力変動やエアの流量変動、ノズルの向き、試料水の量などにより、燃焼部の内部壁面に試料水が飛散することがあり、その結果測定精度に影響を及ぼすことがあった。
【０００８】
また、燃焼部内は通常約６００〜９５０℃程度に加熱されているが、試料水の滴下量が多い場合には、試料水を滴下したときに滴下ポイント（燃焼部内の試料水の液滴が当たった箇所）の局部的な急激な温度低下が起こり、試料水中の目的成分が完全に燃焼しないことがあった。
【０００９】
本発明は、前述した事情に鑑みてなされてもので、燃焼部内に試料水を導入したときに燃焼部の内部壁面に試料水が飛散することがないとともに、燃焼部内の局部的な急激な温度低下よって生じる目的成分の不完全燃焼を防止することができる燃焼式水質分析装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、前記目的を達成するため、内部に触媒保護材料充填層およびその下方に触媒充填層が設けられ、内部で試料水を燃焼させる燃焼部と、試料水導入ノズルとを備え、前記試料水導入ノズルの先端から試料水を燃焼部内に導入し、この試料水を燃焼部内で燃焼させて得られるガス中の成分を測定する燃焼式水質分析装置であって、前記試料水導入ノズルの先端を前記触媒保護材料充填層に接触させたことを特徴とする燃焼式水質測定装置を提供する。
【００１１】
本発明の燃焼式水質分析装置は、試料水導入ノズルの先端を触媒保護材料充填層に接触させたので、試料水は直接触媒保護材料充填層内に導入される。したがって、燃焼部の内部壁面に試料水が飛散することがなく、高精度の測定を行うことができる。また、本発明の燃焼式水質分析装置は、試料水導入ノズルの先端を延ばして触媒保護材料充填層に接触させたので、試料水は試料水導入ノズル内で加熱され、高温の液状あるいは既に気化した状態で触媒保護材料充填層内に導入される。したがって、燃焼部内の試料水導入ノズルから試料水が流出した箇所に局部的な急激な温度低下が生じず、その結果燃焼部内での試料水の燃焼効率が向上して目的成分の不完全燃焼が防止される。
【００１２】
本発明においては、試料水導入ノズルの先端を触媒保護材料充填層の内部まで延出させることが好ましい。これによって、燃焼部の内部壁面に試料水が飛散することをより確実に防止することができるとともに、試料水導入ノズル内で試料水をより高温にまで加熱することができ、燃焼部内での試料水の燃焼効率をより向上させることができる。
【００１３】
本発明において、試料水導入ノズルは石英ガラス、金属等によって形成することができるが、伝熱性に優れている点で金属で形成することが好ましい。これによって、試料水導入ノズル内で試料水をより高温にまで加熱することができ、燃焼部内での試料水の燃焼効率をより向上させることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の燃焼式水質分析装置は、燃焼部内に試料水を導入したときに燃焼部の内部壁面に試料水が飛散することがないとともに、燃焼部内の局部的な急激な温度低下よって生じる目的成分の不完全燃焼を防止することができ。したがって、本発明の燃焼式水質分析装置によれば、高精度の水質分析を行うことが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態の一例を示す。図１は本発明に係る燃焼式水質分析装置の燃焼部および試料水導入ノズルの一例を示す概略図である。図１において、３０は試料水導入ノズル、１２は燃焼部を示す。燃焼部１０は、図３に示したのと同じものである。すなわち、燃焼管１４の内部に触媒保護材料充填層１８およびその下方の触媒充填層１６を設け、燃焼管１４の周囲に加熱部２０を設けたものである。燃焼部１０は、検出器２４に接続されている。
【００１６】
試料水導入ノズル３０は、ステンレススチールによって形成され、その先端は触媒保護材料充填層１８の内部まで延出されている。ただし、試料水導入ノズル３０の材質に限定はなく、耐熱性、耐酸化性を有する金属、合金、石英ガラスなどを適宜使用することができる。試料水は、希釈等の前処理後にスライドバルブやシリンジポンプ等によって一定量が試料水導入ノズル３０の内部に導入され、ポンプやエアにより圧送されて試料水導入ノズル３０の先端から触媒保護材料充填層１８内に導入される。この場合、試料水導入ノズル３０は触媒保護材料充填層１８の内部にまで延びているため、燃焼管１４の内部壁面に試料水が飛散することがなく、また、試料水は金属製の試料水導入ノズル３０内で加熱されるため、気化した状態で触媒保護材料充填層１８内に導入される。なお、本例の燃焼式水質分析装置による水質分析方法は、図３の燃焼式水質分析装置と同様である。
【００１７】
上述した実施形態の燃焼部および試料水導入ノズルは、例えば図２に示すような構成の全有機炭素測定装置の燃焼部および試料水導入部に使用することができる。図２において、１００は試料水槽、１０２は希釈水槽、１０４はＩＣ除去液槽、１０６は希釈槽、１０８は試料水導入部、１１０は燃焼部、１１２はキャリヤガス供給手段、１１４は除湿器、１１６は検出器（ＮＤＩＲ）を示す。
【００１８】
本例の全有機炭素測定装置は、希釈槽１０６において試料水、希釈水およびＩＣ除去液（塩酸等）を混合し、これにより試料水を希釈するとともに、試料水中に含まれる二酸化炭素等のＩＣ（無機体炭素）を除去した後、キャリヤガス供給手段１１２により燃焼部１１０内にキャリヤガスを流した状態で、試料水を試料水導入部１０８から燃焼部１１０内に導入する。燃焼部１１０内では、気化した試料水のガス中の有機物が触媒の作用により酸化され、ＣＯ２に変換される。その後、ガスを除湿器１１４を通して検出器１１６に導入し、ガス中のＣＯ２濃度を測定することにより、試料水中の有機体炭素濃度を求めるものである。前述した実施形態の燃焼部および試料水導入ノズルは、本例の全有機炭素測定装置の燃焼部１１０および試料水導入部１０８に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る燃焼式水質分析装置の燃焼部および試料水導入ノズルの一例を示す概略図である。
【図２】全有機炭素測定装置の一例を示す概念図である。
【図３】燃焼式水質分析装置の燃焼部および試料水導入ノズルの従来例を示す概略図である。
【符号の説明】
【００２０】
１２ 燃焼部
１４ 燃焼管
１６ 触媒充填層
１８ 触媒保護材料充填層
２０ 加熱部
２４ 検出器
３０ 試料水導入ノズル
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料水を燃焼部内で燃焼させて得られるガス中の成分を測定する燃焼式水質分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内部で試料水を燃焼させる燃焼部と、試料水の滴下ノズルとを備え、前記滴下ノズルから試料水の液滴を燃焼部内に落下させるとともに、この落下させた液滴を燃焼部内で燃焼させて得られるガス中の成分を測定する燃焼式水質分析装置が知られている。このような燃焼式水質分析装置としては、例えば、排水や河川の汚濁度を測定するために試料水中に含まれる有機物量を測定する全有機炭素測定装置（ＴＯＣ計）や、同様の目的で窒素量を測定する全窒素測定装置、あるいはこれらを組み合わせた装置などがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この場合、上記燃焼式水質分析装置の燃焼部および滴下ノズルとして、従来、図３に示す構造のものが使用されている。図３において、１０は燃焼部、１２は滴下ノズルを示す。燃焼部１０は、石英ガラスなどからなる燃焼管１４の内部に触媒を充填した触媒充填層１６を配置するとともに、触媒充填層１６の上方に触媒保護材料を充填した触媒保護材料充填層１８を配置し、燃焼管１４の周囲に燃焼管１４内を加熱するための加熱部２０を設けたものである。この場合、触媒としては白金触媒等の酸化触媒が使用され、触媒保護材料としてはセラミックビーズ、石英ウール等が使用される。また、加熱部２０はヒータや断熱材によって構成される。
【０００４】
本例の燃焼式水質分析装置を用いて水質分析を行う場合、加熱部２０によって燃焼管１４内を加熱するとともに、燃焼管１４内に上方からキャリヤガスを流した状態で、滴下ノズル１２により試料水の液滴２２を燃焼管１４内に上方から落下させる。なお、試料水は、例えばスライドバルブやシリンジポンプにより計量され、ポンプやエアによって滴下ノズル１２から滴下される。上記液滴２２は、燃焼管１４内で加熱されて気化し、この気化したガス中の所定成分が触媒充填層１６の触媒の作用により酸化される。そして、上記ガス成分がキャリヤガスにより検出器２４に導入され、ガス中の成分が測定されるものである。
【０００５】
上述した燃焼式水質分析装置では、試料水を高温で燃焼させ、燃焼ガス中の所定の成分を非分散型赤外分析計（ＮＤＩＲ）等の検出器で測定し、測定対象物の濃度換算を行っている。例えば、ＴＯＣ計においては、試料水の液滴を燃焼部内に滴下して燃焼させるとともに、試料水中の有機物を酸化させて二酸化炭素（ＣＯ２）に変換し、燃焼ガス中のＣＯ２濃度をＮＤＩＲで測定することにより、試料水中の有機体炭素濃度を求めている。
【０００６】
【特許文献１】特開昭５６−７４６３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した燃焼式水質分析装置において、試料水は、希釈等の前処理後にスライドバルブやシリンジポンプ等によって一定量が滴下ノズルの内部に導入され、ポンプやエアにより圧送されて燃焼部の上方から触媒保護材料充填層上に滴下される。しかし、このときポンプの圧力変動やエアの流量変動、ノズルの向き、試料水の量などにより、燃焼部の内部壁面に試料水が飛散することがあり、その結果測定精度に影響を及ぼすことがあった。
【０００８】
また、燃焼部内は通常約６００〜９５０℃程度に加熱されているが、試料水の滴下量が多い場合には、試料水を滴下したときに滴下ポイント（燃焼部内の試料水の液滴が当たった箇所）の局部的な急激な温度低下が起こり、試料水中の目的成分が完全に燃焼しないことがあった。
【０００９】
本発明は、前述した事情に鑑みてなされてもので、燃焼部内に試料水を導入したときに燃焼部の内部壁面に試料水が飛散することがないとともに、燃焼部内の局部的な急激な温度低下よって生じる目的成分の不完全燃焼を防止することができる燃焼式水質分析装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、前記目的を達成するため、内部に触媒保護材料充填層およびその下方に触媒充填層が設けられ、内部で試料水を燃焼させる燃焼部と、試料水導入ノズルとを備え、前記試料水導入ノズルの先端から試料水を燃焼部内に導入し、この試料水を燃焼部内で燃焼させて得られるガス中の成分を測定する燃焼式水質分析装置であって、前記試料水導入ノズルの先端を前記触媒保護材料充填層に接触させたことを特徴とする燃焼式水質測定装置を提供する。
【００１１】
本発明の燃焼式水質分析装置は、試料水導入ノズルの先端を触媒保護材料充填層に接触させたので、試料水は直接触媒保護材料充填層内に導入される。したがって、燃焼部の内部壁面に試料水が飛散することがなく、高精度の測定を行うことができる。また、本発明の燃焼式水質分析装置は、試料水導入ノズルの先端を延ばして触媒保護材料充填層に接触させたので、試料水は試料水導入ノズル内で加熱され、高温の液状あるいは既に気化した状態で触媒保護材料充填層内に導入される。したがって、燃焼部内の試料水導入ノズルから試料水が流出した箇所に局部的な急激な温度低下が生じず、その結果燃焼部内での試料水の燃焼効率が向上して目的成分の不完全燃焼が防止される。
【００１２】
本発明においては、試料水導入ノズルの先端を触媒保護材料充填層の内部まで延出させることが好ましい。これによって、燃焼部の内部壁面に試料水が飛散することをより確実に防止することができるとともに、試料水導入ノズル内で試料水をより高温にまで加熱することができ、燃焼部内での試料水の燃焼効率をより向上させることができる。
【００１３】
本発明において、試料水導入ノズルは石英ガラス、金属等によって形成することができるが、伝熱性に優れている点で金属で形成することが好ましい。これによって、試料水導入ノズル内で試料水をより高温にまで加熱することができ、燃焼部内での試料水の燃焼効率をより向上させることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の燃焼式水質分析装置は、燃焼部内に試料水を導入したときに燃焼部の内部壁面に試料水が飛散することがないとともに、燃焼部内の局部的な急激な温度低下よって生じる目的成分の不完全燃焼を防止することができ。したがって、本発明の燃焼式水質分析装置によれば、高精度の水質分析を行うことが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態の一例を示す。図１は本発明に係る燃焼式水質分析装置の燃焼部および試料水導入ノズルの一例を示す概略図である。図１において、３０は試料水導入ノズル、１２は燃焼部を示す。燃焼部１０は、図３に示したのと同じものである。すなわち、燃焼管１４の内部に触媒保護材料充填層１８およびその下方の触媒充填層１６を設け、燃焼管１４の周囲に加熱部２０を設けたものである。燃焼部１０は、検出器２４に接続されている。
【００１６】
試料水導入ノズル３０は、ステンレススチールによって形成され、その先端は触媒保護材料充填層１８の内部まで延出されている。ただし、試料水導入ノズル３０の材質に限定はなく、耐熱性、耐酸化性を有する金属、合金、石英ガラスなどを適宜使用することができる。試料水は、希釈等の前処理後にスライドバルブやシリンジポンプ等によって一定量が試料水導入ノズル３０の内部に導入され、ポンプやエアにより圧送されて試料水導入ノズル３０の先端から触媒保護材料充填層１８内に導入される。この場合、試料水導入ノズル３０は触媒保護材料充填層１８の内部にまで延びているため、燃焼管１４の内部壁面に試料水が飛散することがなく、また、試料水は金属製の試料水導入ノズル３０内で加熱されるため、気化した状態で触媒保護材料充填層１８内に導入される。なお、本例の燃焼式水質分析装置による水質分析方法は、図３の燃焼式水質分析装置と同様である。
【００１７】
上述した実施形態の燃焼部および試料水導入ノズルは、例えば図２に示すような構成の全有機炭素測定装置の燃焼部および試料水導入部に使用することができる。図２において、１００は試料水槽、１０２は希釈水槽、１０４はＩＣ除去液槽、１０６は希釈槽、１０８は試料水導入部、１１０は燃焼部、１１２はキャリヤガス供給手段、１１４は除湿器、１１６は検出器（ＮＤＩＲ）を示す。
【００１８】
本例の全有機炭素測定装置は、希釈槽１０６において試料水、希釈水およびＩＣ除去液（塩酸等）を混合し、これにより試料水を希釈するとともに、試料水中に含まれる二酸化炭素等のＩＣ（無機体炭素）を除去した後、キャリヤガス供給手段１１２により燃焼部１１０内にキャリヤガスを流した状態で、試料水を試料水導入部１０８から燃焼部１１０内に導入する。燃焼部１１０内では、気化した試料水のガス中の有機物が触媒の作用により酸化され、ＣＯ２に変換される。その後、ガスを除湿器１１４を通して検出器１１６に導入し、ガス中のＣＯ２濃度を測定することにより、試料水中の有機体炭素濃度を求めるものである。前述した実施形態の燃焼部および試料水導入ノズルは、本例の全有機炭素測定装置の燃焼部１１０および試料水導入部１０８に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る燃焼式水質分析装置の燃焼部および試料水導入ノズルの一例を示す概略図である。
【図２】全有機炭素測定装置の一例を示す概念図である。
【図３】燃焼式水質分析装置の燃焼部および試料水導入ノズルの従来例を示す概略図である。
【符号の説明】
【００２０】
１２ 燃焼部
１４ 燃焼管
１６ 触媒充填層
１８ 触媒保護材料充填層
２０ 加熱部
２４ 検出器
３０ 試料水導入ノズル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に触媒保護材料充填層およびその下方に触媒充填層が設けられ、内部で試料水を燃焼させる燃焼部と、試料水導入ノズルとを備え、前記試料水導入ノズルの先端から試料水を燃焼部内に導入し、この試料水を燃焼部内で燃焼させて得られるガス中の成分を測定する燃焼式水質分析装置であって、前記試料水導入ノズルの先端を前記触媒保護材料充填層に接触させたことを特徴とする燃焼式水質測定装置。
【請求項２】
前記試料水導入ノズルの先端を触媒保護材料充填層の内部まで延出させたことを特徴とする請求項１に記載の燃焼式水質測定装置。
【請求項３】
前記試料水導入ノズルを金属で形成したことを特徴とする請求項１または２に記載の燃焼式水質測定装置。
【請求項１】
内部に触媒保護材料充填層およびその下方に触媒充填層が設けられ、内部で試料水を燃焼させる燃焼部と、試料水導入ノズルとを備え、前記試料水導入ノズルの先端から試料水を燃焼部内に導入し、この試料水を燃焼部内で燃焼させて得られるガス中の成分を測定する燃焼式水質分析装置であって、前記試料水導入ノズルの先端を前記触媒保護材料充填層に接触させたことを特徴とする燃焼式水質測定装置。
【請求項２】
前記試料水導入ノズルの先端を触媒保護材料充填層の内部まで延出させたことを特徴とする請求項１に記載の燃焼式水質測定装置。
【請求項３】
前記試料水導入ノズルを金属で形成したことを特徴とする請求項１または２に記載の燃焼式水質測定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００７−２６３８１４（Ｐ２００７−２６３８１４Ａ）
【公開日】平成１９年１０月１１日（２００７．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−９０５１０（Ｐ２００６−９０５１０）
【出願日】平成１８年３月２９日（２００６．３．２９）
【出願人】（０００２１９４５１）東亜ディーケーケー株式会社 (204)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１０月１１日（２００７．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月２９日（２００６．３．２９）
【出願人】（０００２１９４５１）東亜ディーケーケー株式会社 (204)
【Ｆターム（参考）】
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